NIO入門之NIO編程「NIO類庫簡介」

在介紹NIO編程以前，咱們首先須要澄清一個概念：NIO究竟是什麼的簡稱？有人稱之爲New I/O，由於它相對於以前的I/O類庫是新增的，因此被稱爲New I/O，這是它的官方叫法。可是，因爲以前老的I/O類庫是阻塞I/O，New I/O類庫的目標就是要讓Java支持非阻塞I/O，因此，更多的人喜歡稱之爲非阻塞I/O（Non-block I/O），因爲非阻塞I/O更可以體現NIO的特色，因此咱們這裏使用NIO表示非阻塞I/O。

與Socket類和ServerSocket類相對應，NIO也提供了SocketChannel和ServerSocketChannel兩種不一樣的套接字通道實現。這兩種新增的通道都支持阻塞和非阻塞兩種模式。阻塞模式使用很是簡單，可是性能和可靠性都很差，非阻塞模式則正好相反。開發人員通常能夠根據本身的須要來選擇合適的模式，通常來講，低負載，低併發的應用程序能夠選擇同步阻塞I/O以下降編程複雜度，可是對於高負載，高併發的網絡應用，須要使用NIO的非阻塞模式進行開發。

NIO類庫簡介

1. 緩衝區Buffer

咱們首先介紹緩衝區（Buffer）的概念，Buffer是一個對象，它包含一些要寫入或者要讀出的數據。在NIO類庫中加入Buffer對象，體現了新庫與原I/O的一個重要區別。在面向流的I/O中，能夠將數據直接寫入或者將數據直接讀到Stream對象中。

在NIO庫中，全部數據都是用緩衝區處理的。在讀取數據時，它是直接讀到緩衝區中的；在寫入數據時，寫入到緩衝區中。任什麼時候候訪問NIO中的數據，都是經過緩衝區進行操做。

緩衝區實質上是一個數組。一般它是一個字節數組（ByteBuffer），也可使用其餘種類的數組。可是一個緩衝區不只僅是一個數組，緩衝區提供了對數據的結構化訪問以及維護讀寫位置（limit）等信息。

最經常使用的緩衝區是ByteBuffer，一個ByteBuffer提供了一組功能用於操做byte數組。除了ByteBuffer，還有其餘的一些緩衝區，事實上，每一種Java基本類型（除了Boolean類型）都對應有一種緩衝區，具體以下：

• ByteBuffer：字節緩衝區

• CharBuffer：字符緩衝區

• ShortBuffer：短整型緩衝區

• IntBuffer：整型緩衝區

• LongBuffer：長整型緩衝區

• FloatBuffer：浮點型緩衝區

• DoubleBuffer：雙精度浮點型緩衝區

每個Buffer類都是Buffer接口的一個子實例。除了ByteBuffer，每個Buffer類都有徹底同樣的操做，只是它們所處理的數據類型不同。由於大多數標準I/O操做都使用ByteBuffer，因此它除了具備通常緩衝區的操做以外還提供一些特有的操做，方便網絡讀寫。

2. 通道Channel

Channel是一個通道，能夠經過它讀取和寫入數據，它就像輸水管道同樣，網絡數據經過Channel讀取和寫入。通道與流的不一樣之處在於通道是雙向的，流只是在一個方向上移動（一個流必須是InputStream 或者 OutputStream的子類），並且通道能夠用於讀，寫或者同時用於讀寫。

由於Channel是全雙工的，因此它能夠比流更好地映射底層操做系統的API。特別是在UNIX網絡編程模型中，底層操做系統的通道都是全雙工的，同時支持讀寫操做。 

根據Channel的類繼承關係，實際上Channel能夠分爲兩大類：分別是用於網絡讀寫的SelectableChannel和用於文件操做的FileChannel。本節涉及的ServerSocketChannel和SocketChannel都是SelectableChannel的子類。

3. 多路複用器Selector

多路複用器Selector，它是Java NIO編程的基礎，熟練地掌握Selector對於掌握NIO編程相當重要。多路複用器提供選擇已經就緒的任務的能力。簡單來說，Selector會不斷地輪詢註冊在其上的Channel，若是某個Channel上面有新的TCP鏈接接入，讀和寫事件，這個Channel就處於就緒狀態，會被Selector輪詢出來，而後經過SelectionKey能夠獲取就緒Channel的集合，進行後續的I/O操做。

一個多路複用器Selector能夠同時輪詢多個Channel，因爲JDK使用了epoll()代替傳統的select實現，因此它並沒有最大鏈接句柄1024/2048的限制。這也就意味着只須要一個線程負責Selector的輪詢，就能夠接入成千上萬的客戶端，這確實是個很是巨大的進步。